Study with the several resources on Docsity
Earn points by helping other students or get them with a premium plan
Prepare for your exams
Study with the several resources on Docsity
Earn points to download
Earn points by helping other students or get them with a premium plan
Community
Ask the community for help and clear up your study doubts
Discover the best universities in your country according to Docsity users
Free resources
Download our free guides on studying techniques, anxiety management strategies, and thesis advice from Docsity tutors
Un experimento práctico que explora las reacciones químicas reversibles e irreversibles. Se analizan las características de cada tipo de reacción, incluyendo la velocidad de reacción, el equilibrio químico y el principio de le châtelier. El experimento se centra en la reacción entre hidróxido de sodio y ácido clorhídrico como ejemplo de reacción reversible, y la deshidratación de la sacarosa con ácido sulfúrico como ejemplo de reacción irreversible. Se incluyen cálculos estequiométricos, análisis de la velocidad de reacción y aplicaciones industriales de ambos tipos de reacciones.
Typology: Cheat Sheet
1 / 19
This page cannot be seen from the preview
Don't miss anything!
LABORATORIO INTEGRAL II
NOMBRE DEL ALUMNO CALIFICACIÓN JACINTO MARTINEZ KARINA APOLONIA MEJIA LIZETH MORALES LOPEZ ABRIL VANESSA
Las reacciones químicas pasan por diferentes etapas y en su caso algunas son reversibles y otras no, esto ya dependiendo de su composición, de si se someta a calor y de lo que van a formar (sus productos). Esta práctica consistirá en analizar las diferencias, el tiempo de reacción de los componentes escogidos y si son o no reversibles, en el cual también se calculará las cantidades exactas de cada componente de acuerdo con lo que se desea de producto. En el primer experimento realizaremos la primera reacción que es reversible, con Hidróxido de Sodio + Ácido Clorhídrico como reactivos y como productos se desea obtener Cloruro de Sodio + Agua, en la segunda reacción que es irreversible como reactivos se tiene Ácido Sulfúrico + Azúcar + Etanol para obtener como productos Carbón + Agua. Este experimento nos dará información relevante relacionado a como sucede una reacción y cuáles son los productos físicamente y no solo en reacción. II. OBJETIVO Determinar y analizar las diferencias entre reacciones reversibles e irreversibles mediante la observación de cambios químicos específicos en sistemas representativos. Evaluar los factores que influyen en el desplazamiento del equilibrio en reacciones reversibles y el comportamiento final de los productos en reacciones irreversibles, con el fin de comprender mejor sus mecanismos, su influencia en los estados de equilibrio y sus aplicaciones prácticas. III.- FUNDAMENTO TEÓRICO La química se puede dividir en forma arbitraria en el estudio de estructuras, equilibrios y velocidades de reacción. La estructura está descrita en forma precisa por la mecánica cuántica, los fenómenos de equilibrios por la mecánica estadística y la termodinámica y, el estudio de las velocidades de reacción es el área de la cinética. La cinética se puede subdividir en la cinética física que estudia los fenómenos físicos tales como la difusión y la viscosidad y la cinética química, que estudia las velocidades de las reacciones químicas (que incluye tanto cambios de enlaces covalentes como no covalentes) [1].
Por ejemplo, A y B puede que sean más pequeños o inestables que C y D; y que, por tanto, se consuman más rápido de lo que C y D pueda regenerarlos. Si los productos C y D apenas reaccionan entre sí, entonces habrá una mayor acumulación de productos que de reactivos. Esto significa que cuando se alcance el equilibrio químico, tendremos mayores concentraciones de C y D que de A o B, sin importar que sus concentraciones no varíen. Se dice entonces que el equilibrio está desplazado hacia la izquierda, donde habrá más productos que reactivos [2]. Principio de le Châtelier Una reacción reversible se caracteriza por tener lugar en ambos sentidos en una ecuación química, alcanzar un punto de equilibrio, y responder a los cambios o influencias externas siguiendo el principio de le Châtelier De hecho, gracias a este principio pudo explicarse las observaciones de Berthollet en 1803, cuando reconoció cristales de Na 2 CO 3 en un lago de arena ubicado en Egipto. La reacción de doble desplazamiento vendría a ser: Na 2 CO 3 (ac) + CaCl 2 (ac) (^) ⇌ NaCl(ac) + CaCO 3 (ac) Para que la reacción inversa tome lugar, tiene que haber un exceso de NaCl, y así el equilibrio se desplazaría hacia la derecha: hacia la formación de Na 2 CO 3. Esta característica es de gran importancia porque de igual modo se manipulan las presiones o temperaturas para favorecer el sentido de la reacción que genere la especie de interés [2]. Cambios químicos Los cambios químicos de las reacciones reversibles tienden a ser menos evidentes que los observados para las reacciones irreversibles. Sin embargo, hay reacciones, especialmente aquellas donde participan complejos metálicos, en el que vemos cambios de coloración dependientes de la temperatura. Especies químicas Cualquier tipo de compuesto puede estar involucrado en una reacción reversible. Se vio que dos sales son capaces de establecer un equilibrio, Na 2 CO 3 y CaCl 2. Lo mismo sucede entre
complejos metálicos o moléculas. De hecho, gran parte de las reacciones reversibles se debe a moléculas con enlaces específicos que se rompen y se regeneran una y otra vez [2]. REACCION IRREVERSIBLE Una reacción irreversible es aquella que virtualmente no alcanza el estado de equilibrio y que, por tanto, todos los reactivos se han transformado en productos. Se dice que ocurre en un solo sentido: de izquierda a derecha, pues los productos no pueden recombinarse para originar nuevamente los reactivos [3]. Ecuación química general Cualquier reacción irreversible puede ser representada por una simple ecuación química, suponiendo que participan dos especies reactivas, A y B: A + B => C + D A y B reacción irreversiblemente para transformarse en C y D. No hay lugar para que se establezca un equilibrio. Lo que reaccionó no se regenera, y lo que no, permanecerá como exceso a causa del propio rendimiento de la reacción, o porque se ha consumido uno de los reactivos. Nótese que no se especifican en qué estado de agregación se encuentra cada reactivo o producto (sólido, gas o líquido). Hay reacciones donde una cantidad despreciable de C y D, debido a su naturaleza química, se recombinan para regenerar A y B. Si ocurre esto en el equilibrio, se dice que este se encuentra muy desplazado hacia la derecha; es decir, hacia la formación de productos. Solamente en estos casos no se cuenta con la seguridad de aseverar que una supuesta reacción es indudablemente irreversible. Sin embargo, tal situación no suele presentarse con regularidad en reacciones que exhiben cambios demasiado notables [3]. Cambios químicos No es una regla general ni definitiva, pero varias de las reacciones irreversibles generan cambios químicos reseñables. Por ejemplo, las reacciones altamente exotérmicas se consideran en esencia irreversibles, debido a la cantidad de energía en forma de calor y luz que se libera. El mismo razonamiento se aplica cuando observamos la aparición de un gas, ya sea burbujeando el seno del líquido, o rezumando de los poros de un sólido. Si dicho gas escapa
Vaso de precipitado 100, 250 y 500 ml NaOH Pipeta 10 ml HCL Vidrio de reloj H 2 S^ O 4 Vara de vidrio Azul de Bromotimol Mortero con pistilo Azúcar Espátula Etanol V.- DESARROLLO EXPERIMENTO NO.
VI. RESULTADOS Reacción Reversible NaOH + HCl → NaCl + H 2 O Calculo Estequiométrico Datos Compuesto Peso molecular N° de moles NaCl 58.44 g/mol 0.428 mol NaOH 40 g/mol 0.428 mol HCl 36.46 g/mol 0.428 mol H 2 O 18 g/mol Nota: La reacción es estequiométrica 1:1, por lo que se necesita igual cantidad de moles de NaOH y HCl para completar la reacción. Cálculo de número de moles: nNaCl = g PM
g mol 58.44 g =0.4277 mol Cálculo de masa: mNaOH = n ∙ PM = o .428 mol (
g mol ) =17.12 g (^) ; V (^) NaOH = 8 ml =0.008 l mHCl = n ∙ PM =0.428 mol (38. g mol ) =15.60 g (^) ; V (^) HCl =13.2 ml =0.0132 l Cálculo de concentraciones:
n V
0.4277 mol 0.008 l
n V
0.428 mol 0.0132 l
Cálculo de velocidad de reacción: Para el NaOH : Interpolando los valores de concentración en los distintos tiempos. Ecuación para orden 0: Ecuación para 1° orden: Ecuación de 2° orden: Ecuación para 3° orden:
Ecuación de velocidad de reacción: r = k [ NaOH ] n [ HCl ] m =0.07141 ∙ [53.4625 M ] 0 ∙ [32.4242 M ] 0 M / s =0.07141 M / s k (^) prom = (0.088936+0.053874 ) M / s 2 =0.07141 M / s Experimento 2 Reacción Irreversible Reactivos a usar C 12 H 22 O 11 + 2 H 2 S O 4 + C 2 H 5 OH Deshidratación de la Sacarosa H 2 S O 4 + C 12 H 22 O 11 → 12 C + 11 H 2 O Esterificación entre el Ácido Sulfúrico y el Etanol H 2 S O 4 + C 2 H 5 OH → C 2 H 5 HS O 4 + H (^) 2 O Dando como resultado C 12 H 22 O 11 + 2 H 2 S O 4 + C 2 H 5 OH → 12 C + 12 H 2 O + C 2 H 5 HSO 4 Datos: Ácido Sulfúrico. V = 30 ml =0.03 l ρ =1.83 g / ml n =^ m PM
24.9 g 98.079 g / mol =0.2538 mol m = ρ ∙ V = (
g ml ) ( 30 ml )=24.9 g (^) [ H 2 S O 4 ]= n V
0.2538 mol 0.03 l
PM =98.079 g / mol Sacarosa m = 50 g
PM =342.30 g / mol n = m PM
50 g
g mol =0.1460 mol ρ =1. g ml [ C 12 H 22 O 11 ]=^ n V
0.1460 mol 0.03164 l
m ρ
50 g
g ml =31.64 ml =0.03164 l Etanol V = 1 ml =0.001 l ρ =0. g ml n = m PM
0.79 g
g mol =0.01714 mol m = ρ ∙ V =(0. g ml ) ( 1 ml )=0.79 g (^) [ C 2 H 5 OH (^) ]= n V
0.01714 mol 0.001 l
g mol Cálculo de velocidad de reacción: Para el H 2 SO 4 : Interpolando los valores de concentración en los distintos tiempos. Ecuación para orden 0: Ecuación para 1° orden: Ecuación de 2° orden: Ecuación para 3° orden: k =
t k =
t ∙ ln(
) k^ =
t
) k^ =^
2 t
c (^) A
t(s) [H 2 SO 4 ],mol/l Orden 0 1° Orden 2°Orden 3° Orden 0 8.46 - - - - 1 7.624 0.836 0.10404801 0.01296143 0. 2 6.788 0.836 0.11009641 0.01455774 0. 3 5.952 0.836 0.11720729 0.01660248 0. 4 5.116 0.836 0.12574407 0.01931547 0. 5 4.28 0.836 0.13627923 0.02308831 0. 6 3.444 0.836 0.14978593 0.02869279 0. 7 2.608 0.836 0.16810936 0.03789032 0. 8 1.772 0.836 0.19540504 0.05576635 0. 9 0.936 0.836 0.24460989 0.10557475 0. 10 0.1 0.836 0.44379343 0.98817967 4.
Los cálculos para [C 2 H 5 OH] establecen que es de Orden 3. KPROMEDIO=0.5028 M/s Ecuación de velocidad de reacción: r = k (^) [ H 2 S O 4 ] n [ C 12 H 22 O 11 ] m [ C 2 H 5 OH^ ] O
0
0
s
s k (^) prom =
s 3
s VII. APLICACIONES INDUSTRIALES Reacción irreversible
IX: REFERENCIAS. [1] “Administrador de Manuales y Documentos”. Accedido el 27 de octubre de 2024. [En línea]. Disponible: https://amyd.quimica.unam.mx/pluginfile.php/17337/mod_resource/ content/1/Cinética%20Química%201.pdf [2] “Reacción reversible: características y ejemplos”. Lifeder. Accedido el 28 de octubre de
